| 研究概要 |
本研究は層状酸化物高温超伝導体Bi2Sr2CaCu2Oy,および(Bi1-xPbx)2Sr2CaCu2Oy,に内在するナノ固有ジョセフソン接合超格子に発現する量子現象および電磁波物性を究明し、量子効果を基盤とするテラヘルツ・デバイスの創出を目的とする。
本年度得られた成果は以下のようにまとめられる。
1.標記目的を目指した固有ジョセフソン接合超格子の基礎特性として、同超格子に斜め方向から磁界が印加された場合、平行磁界成分による接合内のジョセフソン・ボルテックス(磁束量子)と、垂直磁界成分による超伝導層内のアブリコソフ・ボルテックスが強く相互作用して、前者のフロー運動が抑制、さらに抑止されることを見出した。
2.高臨界電流固有ジョセフソン接合超格子において、電磁波応答(シャピロステップ応答)条件が満足されていないにもかかわらず、マイクロ波照射によりシャピロステップの発生および観測に成功した。これは、試料に大きな電流を流して発生した磁界により、ジョセフソン接合内にボルテックスフローが発生し、そのフロー抵抗の支援によりシャピロステップ応答条件が満足され、シャピロステップ観測が可能となったと判明した。
3.磁界下にある固有ジョセフソン接合超格子のシャピロステップ応答特性について、d波超伝導性を取り入れた新しい積層ジョセフソン接合モデル理論を構築し、種々の条件下での特性をシミュレーションにより検討し明らかにした。さらに、本シミュレーションにより、前項で述べたシャピロステップ応答特性も再現することに成功した。
4.固有ジョセフソン接合の基本的電流一電圧特性上に現れるサブギャップ構造について詳細に調べ、テラヘルツ領域における交流ジョセフソン電流とラマン活性光学フォノンとの干渉により出現することを明確にした。
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